具有良好金属性能的层状三元碳化物和氮化物

一建机电实务核心知识点整理1 机电工程项目常用材料机电工程项目常用材料有金属材料、非金属材料和电工线材。

掌握机电工程项目常用金属材料的类型及应用金属材料分黑色金属和有色金属两大类。

一、黑色金属材料的类型及应用(一)碳素结构钢（普碳钢）按照其屈服强度的下限值分为4个级别，其钢号对应为Ql95、Q215、Q235和Q275，其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值。

碳素结构钢具有良好的塑性和韧性，易于成形和焊接，常以热轧态供货，一般不再进行热处理。

如常见的各种型钢、钢筋、钢丝等，优质碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强度螺栓及预应力锚具等。

(二)低合金结构钢也称低合金高强度钢，根据屈服强度划分共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690八个等级。

低合金结构钢是在普通钢中加入微量合金元素，而具有较好的综合力学性能。

主要适用于锅炉汽包、压力容器、压力管道、桥梁、重轨和轻轨等制造。

例如：某600MW超超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢；机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的。

(三)特殊性能低合金高强度钢（也称特殊钢）工程结构用特殊钢包括：耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。

1．耐候钢：具有良好的焊接性能。

在钢中加入少量合金元素，如Cu、Cr、Ni、P等，使其在金属基体表面形成保护层，提高钢材的耐候性能，同时保持钢材具有良好的焊接性能，主要用于车辆、桥梁、房屋、集装箱等钢结构中。

2．石油及天然气管线钢：主要是为石油和天然气管道制造所使用的钢。

通常包括高强度管线管和耐腐蚀的低合金高强度管线管。

3．钢筋钢：（属于建筑结构用钢）有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋、余热处理钢筋以及预应力混凝土用钢丝等。

(四)钢材的类型及应用1．型钢机电工程中常用型钢主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T形钢、角钢、槽钢、钢轨等。

三元层状材料M n+1AX n的研究综述（袁中涛20100110）摘要：本文简单介绍了化学式为M n+1AX n的三元层状材料。

综述了这一类材料的晶体结构、制备方法、主要性能，展望了应用前景，并且指出了一些有待解决的问题。

这一类化合物的结构为层状的的六方晶体结构，空间群属于P63/mmc；制备方法主要有真空无压烧结、热等静压法、自蔓延法、固相合成法等；此类材料像金属材料一样不但具有良好的导热性能和导电性能，而且还具备很好的机械加工性，有较高的弹性模量和剪切模量，并在高温下具有塑性等特性。

同时又像陶瓷材料一样具有高的屈服强度，高熔点、高热稳定性、耐摩擦性。

本文也讨论了这类材料与金属材料的连接性能方面的研究。

关键词：M n+1AX n 三元层状陶瓷Ti3SiC2 H相引言最早关于三元层状材料M n+1AX n的研究文献是在1970年，当时Nowotny等人在发表的论文中综述了他们在60年代合成的众多碳化物和氮化物。

在这十几年中，他们的团队发现了超过100种的单相三元碳化物和氮化物，这些化合物可以用统一的分子式M n+1AX n来表示，其中M为过渡金属，A主要为Ⅲ和Ⅳ族元素，X为C和N。

当n=3时，这类化合物被证明只有Ti4AlN3[1]；当n=2时，化合物主要有Ti3SiC2，Ti3GeC2和Ti3AlC2，简称为312相；当n=1时，代表性的化合物有Ti2GeC，Ti2AlC和Ti2AlN等，又称为H相，到目前为止H相的化合物已超过50多种。

在M n+1AX n相发现后近20年时间里，学者对这类化合物的研究并不多，更没有系统的研究，主要原因是制备单相样品比较困难，所以，这一系列化台物的性能一直未被发掘出来，有关该材料的相关知识也非常有限，而且往往大部分都不正确[2]．1996年Barsoum及其团队发表了他们在合成技术和形成单相致密Ti3SiC2材料中的重大突破。

这大大推动了M n+1AX n材料的发展。

国开大学土木工程钢结构单元小测答案第一章绪论1.1钢结构的发展概况1．世界第一座铸铁拱桥是（）正确答案是：雪纹桥2．在公元前60年前后，我国就修建了（）正确答案是：铁链桥1．最早的钢结构由铁结构发展而来。

（）正确答案是“对”。

2．钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。

（）正确答案是“对”。

1.2钢结构的特点与应用范围1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）正确答案是：耐热性差、耐火性好2．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）正确答案是：钢结构3．相比较来讲，钢结构最大的弱点是（）正确答案是：易于锈蚀4．相比较来讲，当承受大荷载、动荷载或移动荷载时，宜选用的结构类型是（）正确答案是：钢结构5．下列均为大跨度结构体系的一组是（）正确答案是：网壳、悬索、索膜6．通常情况下，输电线塔和发射桅杆的结构形式属于（）正确答案是：高耸结构1．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制，但材质波动范围非常大。

（）正确答案是“错”。

2．钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性，可近似看作理想弹塑性体。

（）正确答案是“对”。

3．结构钢具有良好的冷、热加工性能，不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。

（）正确答案是“错”。

4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝，耐久性较差。

（）正确答案是“错”。

5．钢材是一种高强度高效能的材料，可以100%回收再利用，而且没有资源损失，具有很高的再循环价值。

（）正确答案是“对”。

6．钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。

（）正确答案是“对”。

1.3钢结构设计方法1．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）正确答案是：可靠性2．结构可靠性主要包括（）正确答案是：安全性、适用性和耐久性3．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）正确答案是：构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1．钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。

一、电镀（1）定义：电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。

（2）镀液组成：主盐：是指镀液中能在阴极上沉积出来所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。

络合剂：作用在于获得络合离子，起到阴极极化作用。

附加盐：用于提高电镀液的导电性。

缓冲剂：用来稳定溶液酸碱度的物质。

阳极活化剂：提高阳极开始钝化的电流密度，保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。

添加剂：用以改善镀层性能性质的物质。

（3）电流效率：是指实际析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比。

（4）分散能力：是指电镀液所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力。

（5）改善分散能力方法：1在电镀液中加入一定量的强电解质，2采用络合物电解液，3加入适量的添加剂，4合理安排电极的位置及距离，5使用异形电极。

（6）覆盖能力：是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。

（7）极化：指的是有电流通过电极时，电极电位偏离平衡电极电位的现象。

（8）电沉积过程：液相传质，电化学反应和电结晶。

液相传质的三种方式：电迁移、对流和扩散。

（9）金属共沉积的条件：两种金属中至少有一种金属能从其盐类的水溶液中沉积出来；两种金属的析出电位要十分接近。

（10）改变电位的方法：1改变镀液中金属离子的浓度；2采用络合剂；3采用适当的添加剂。

二、电刷镀(1)定义：是在被镀零件表面局部快速电沉积金属镀层的技术，其本质上是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电镀。

（2）优缺点：与常规电镀比，优点：1设备简单，携带方便；2工艺简单，操作简单；镀层种类多，与基材结合力强，力学性能好；4沉积速度快。

缺点：劳动强度大，消耗镀液较多，消耗阳极包缠材料。

（3）设备：直流电源、镀笔及供液、集液装置。

（4）阳极包裹的作用：1贮存刷镀用的溶液，2防止阳极与被镀件直接接触，3过滤阳极表面所溶下的石墨粒子。

耐火材料的分类耐火材料是一种具有高温稳定性和耐火性能的材料，主要用于高温工业设备和建筑物的耐火部件。

根据其化学性质和物理性质的不同，耐火材料可以被分为多种分类，包括无机非金属耐火材料、金属耐火材料和有机耐火材料。

无机非金属耐火材料是指主要由氧化物、硅酸盐、碳化物、氮化物等无机非金属材料构成的耐火材料。

这类材料具有优异的耐火性能和化学稳定性，常用于高温工业设备的内衬、隔热层和耐火材料制品的生产。

常见的无机非金属耐火材料包括氧化铝、硅酸盐、碳化硅、氮化硅等。

氧化铝具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能，常用于铝电解槽、钢铁冶炼炉等高温设备的内衬。

硅酸盐材料具有良好的隔热性能和抗震性能，常用于建筑物的隔热材料和耐火材料制品的生产。

金属耐火材料是指主要由金属元素构成的耐火材料。

这类材料具有优异的导热性能和机械性能，常用于高温工业设备的内衬、隔热层和耐火材料制品的生产。

常见的金属耐火材料包括铝合金、镍合金、铬合金等。

铝合金具有良好的耐火性能和导热性能，常用于航空发动机、航天器等高温设备的内衬。

镍合金具有良好的耐腐蚀性能和机械性能，常用于化工设备、核电设备等高温设备的内衬。

铬合金具有良好的耐火性能和抗氧化性能，常用于炼油设备、石化设备等高温设备的内衬。

有机耐火材料是指主要由有机聚合物构成的耐火材料。

这类材料具有良好的耐火性能和机械性能，常用于建筑物的防火材料和耐火材料制品的生产。

常见的有机耐火材料包括阻燃聚合物、耐火涂料、耐火胶粘剂等。

阻燃聚合物具有良好的阻燃性能和耐火性能，常用于建筑物的防火材料和电气设备的防火材料。

耐火涂料具有良好的耐火性能和装饰性能，常用于建筑物的耐火涂料和装饰涂料。

耐火胶粘剂具有良好的耐火性能和粘接性能，常用于建筑物的耐火胶粘剂和结构胶粘剂。

总的来说，耐火材料的分类主要包括无机非金属耐火材料、金属耐火材料和有机耐火材料。

不同类型的耐火材料具有不同的化学性质和物理性质，适用于不同的高温工业设备和建筑物的耐火部件。

三元材料中ni mn co作用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：三元材料是指由镍（Ni）、锰（Mn）和钴（Co）组成的材料。

这些三种金属元素在材料中起着至关重要的作用，相互之间的配比和相互作用对材料的性能有着重要影响。

本文将探讨三元材料中Ni、Mn、Co的作用及其对材料性能的影响。

镍（Ni）是三元材料中的主要成分之一，它具有良好的导电性和化学惰性。

镍是金属中的一种重要元素，具有很高的耐腐蚀性和机械性能，因此在材料中起着强化材料结构和提高材料性能的作用。

镍还能够提高材料的导热性和导电性，使得材料在电子器件和电池等领域具有更好的应用性能。

三元材料中的Ni、Mn、Co三种金属元素具有各自独特的性能和作用，它们之间相互配合，共同作用，对材料的性能起着决定性的影响。

通过调整三种金属元素的配比和相互作用，可以改变材料的结构和性能，实现材料性能的优化和提升。

研究和探索三元材料中Ni、Mn、Co的作用机制对于材料科学和工程领域具有重要的意义，有助于推动材料性能的进一步提升和材料应用的拓展。

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第二篇示例：三元材料是一种由镍（Ni）、锰（Mn）和钴（Co）组成的合金材料，具有许多优良的性能和应用领域。

这三种元素在三元材料中的比例和相互作用对材料的性能有重要影响，特别是Ni、Mn和Co之间的配合作用。

本文将重点探讨Ni、Mn和Co在三元材料中的作用及其相互作用。

Ni在三元材料中起到了增强材料强度和硬度的作用。

Ni是一种具有很高的抗氧化性和耐腐蚀性的金属，它不仅可以提高合金的耐腐蚀性能，还可以提高其机械性能，比如硬度、强度和塑性等。

Ni与其他元素的结合形成了固溶体或金属间化合物，这种结构不仅能够增加合金的耐磨性和耐腐蚀性，还能够提高合金的强度和硬度，使其具有更好的机械性能。

Mn在三元材料中起到了调节组织结构和提高热稳定性的作用。

Mn是一种具有很好的强化效果和晶粒细化作用的元素，它在三元材料中主要起到了晶界弥散的作用，能够有效阻碍位错和晶界滑移的形成，从而提高合金的强度和硬度。

第37届中国化学奥林匹克（初赛）试题（2023年9月3日9:00~12:00）提示：1）凡题目中要求书写反应方程式，须配平且系数为最简整数比。

2）可能用到的常数：法拉第常数F = 9.6485×104 C·mol-1气体常数R = 8.3145 J·K-1·mol-1阿伏伽德罗常数N A = 6.0221×1023 mol-1玻尔兹曼常数k B=R/N A第1题（14分，占7%）镓的化合物1-1半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构，GaN是重要的半导体材料，通常采用含氯气体在放电条件下进行刻蚀。

写出利用Ar-Cl2混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式．1-2金属镓熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Ga。

1990年，科学家将液态Ga和12在甲苯中超声处理，得到了组成为Gal的物质。

该物质中含有多种不同氧化态的Ga，具有两种可能的结构，分子式分别为Ga4I4(A)和Ga6I6(B)，二者对应的阴离子分别为C和D，两种阴离子均由Ga和I构成且Array其中所有原子的价层均满足8电子。

写出示出A和B组成特点的结构笱式并标出Ga的氧化态，画出C和D的结构。

1-3GaI常用于合成低价Ga的化合物。

将GaI与Ar’Li（Ar’基如图所示，解答中直接采用简写Ar’）在-78℃的甲苯溶液中反应，得到晶体E，E中含有2个Ga原子：E在乙醚溶液中与金属钠反应得到晶体F, X射线晶体学表明，F中的Ga-Ga键长比E中短0.028 nm。

关于F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议，其中一种观点认为，F中的Ca价层满足8电子.基于该观点，画出E和F的结构式。

第2题（12分，占6%）复盐的组成在NH4Cl-CuCl-H2O体系中，结晶出一种淡蓝色的物质A，其组成可表示为x NH4Cl·CuCl2·y H2O。

称取1.4026 g晶体A,溶于水并在250 mL容量瓶中定容。

钛及钛合金的研究1.引言钛是 20 世纪 50 年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能，被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济和社会效益，在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。

钛是金属材料王国中“全能的金属”、“海洋金属”、“太空的金属”，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，钛被视为继铁、铝之后处于发展中的“第三金属”和“战略金属”。

根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织，钛合金可分为α、近α、α+β、近β和β钛合金。

美、日、俄罗斯以及中国等许多国家都高度重视钛合金的发展，各国根据不同国情和需求进行了各自的研发，现已得到了广泛的应用[1~3]。

2.钛及钛合金的特点钛及钛合金具有许多优良特性,主要体现在如下几个方面：(1)比强度高。

钛合金具有很高的强度,其抗拉强度为686~1 176 MPa,而密度仅为钢的60%左右,所以比强度很高。

(2)硬度较高。

钛合金(退火态)的硬度HRC为32~38。

(3)弹性模量低。

钛合金(退火态)的弹性模量为1.078@105~1.176@105MPa,约为钢和不锈钢的一半。

(4)高温和低温性能优良。

在高温下,钛合金仍能保持良好的机械性能,其耐热性远高于铝合金,且工作温度范围较宽,目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600e;在低温下,钛合金的强度反而比在常温时增加,且具有良好的韧性,低温钛合金在-253e时还能保持良好的韧性。

(5)钛的抗腐蚀性强。

钛在550e以下的空气中,表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜,故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中,其耐蚀性优于大多数不锈钢。

此外,钛还具有形状记忆、吸氢、超导、无磁、低阻尼等优良特性。

纯钛及钛合金与其他材料有关性能的对比见表1。

3.钛及钛合金的研究进展1954 年美国成功研制出第一个实用钛合金Ti-6Al-4V，由于其具有优异的综合性能，成为钛合金中的王牌合金[1]。